רוחות רפאים עמוקות
מישהו אמר פעם: יוצרי האבל צריכים להקים אנדרטה בכל עיר גדולה בכדור הארץ. יש לו הרבה יתרונות. לדוגמה, בעזרת טלסקופ זה צילמו אסטרונומים את הגלקסיה הרחוקה מאוד UDFj-39546284. בינואר 2011 גילו מדענים כי היא ממוקמת רחוק יותר מאשר בעל השיא הקודם - UDFy -38135539 - בכ -150 מיליון שנות אור. גלקסי UDFj-39546284 רחוקה מאיתנו 13.4 מיליארד שנות אור. כלומר, האבל ראה כוכבים שהיו קיימים לפני יותר מ -13 מיליארד שנים, 380 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. אובייקטים אלה כנראה אינם "חיים" במשך זמן רב: אנו רואים רק את אורם של כוכבים וגלקסיות מתים מזמן.
אך על כל יתרונותיו, טלסקופ החלל האבל הוא הטכנולוגיה של האלף האחרון: הוא שוגר בשנת 1990. כמובן שהטכנולוגיה עשתה צעדים גדולים לאורך השנים. אם טלסקופ האבל היה מופיע בזמננו, יכולותיו היו עולות על הגרסה המקורית בצורה עצומה. כך הגיע ג'יימס ווב.
מדוע "ג'יימס ווב" שימושי
הטלסקופ החדש, כמו אביו, הוא גם מצפה אינפרא אדום המקיף. המשמעות היא שמשימתו העיקרית תהיה ללמוד קרינה תרמית. נזכיר כי עצמים המחוממים לטמפרטורה מסוימת פולטים אנרגיה בספקטרום האינפרא אדום. אורך הגל תלוי בטמפרטורת החימום: ככל שהוא גבוה יותר, כך אורך הגל קצר יותר והקרינה חזקה יותר.
עם זאת, יש הבדל רעיוני אחד בין טלסקופים. האבל נמצא במסלול כדור הארץ הנמוך, כלומר, הוא מקיף את כדור הארץ בגובה של כ -570 ק"מ. ג'יימס ווב ישוגר למסלול הילה בנקודת L2 Lagrange של מערכת השמש-כדור הארץ. הוא יסתובב סביב השמש, ובניגוד למצב עם האבל, כדור הארץ לא יפריע לה. הבעיה מתעוררת מיד: ככל שחפץ רחוק יותר מכדור הארץ, כך קשה יותר ליצור איתו קשר, כך הסיכון לאבד אותו גבוה יותר. לכן, "ג'יימס ווב" ינוע סביב הכוכב בסנכרון עם כוכב הלכת שלנו. במקרה זה, מרחק הטלסקופ מכדור הארץ יהיה 1.5 מיליון ק"מ בכיוון ההפוך מהשמש. לשם השוואה, המרחק מכדור הארץ לירח הוא 384,403 ק"מ. כלומר, אם הציוד של ג'יימס ווב נכשל, סביר להניח שהוא לא יצליח לתקן אותו (למעט מרחוק, מה שמטיל מגבלות טכניות חמורות). לכן, טלסקופ מבטיח נעשה לא רק אמין, אלא אמין במיוחד. זה נובע בחלקו מהדחייה המתמדת של מועד ההשקה.
לג'יימס ווב יש הבדל חשוב נוסף. הציוד יאפשר לו להתרכז באובייקטים עתיקים וקרים מאוד שהאבל לא יכול היה לראות. כך נברר מתי והיכן הופיעו הכוכבים הראשונים, הקווזארים, הגלקסיות, אשכולות וגדולי העל של הגלקסיות.
הממצאים המעניינים ביותר שהטלסקופ החדש יכול לעשות הם כוכבי לכת. ליתר דיוק, אנו מדברים על קביעת צפיפותם, מה שיאפשר לנו להבין איזה סוג אובייקט נמצא לפנינו והאם כוכב לכת כזה יכול להיות ראוי למגורים. בעזרתו של ג'יימס ווב, מדענים מקווים גם לאסוף נתונים על המוני הקוטר של כוכבי הלכת הרחוקים, וזה יפתח נתונים חדשים אודות הגלקסיה הביתית.
הציוד של הטלסקופ יאפשר גילוי כוכבי לכת קרים עם טמפרטורות פני השטח של עד 27 מעלות צלזיוס (הטמפרטורה הממוצעת על פני כדור הארץ שלנו היא 15 מעלות צלזיוס)."ג'יימס ווב" יוכל למצוא אובייקטים כאלה הממוקמים במרחק של יותר מ -12 יחידות אסטרונומיות (כלומר, המרחק מכדור הארץ לשמש) מכוכביהם ומרוחקים מכדור הארץ במרחק של עד 15 אור שנים. תוכניות רציניות נוגעות לאווירה של כוכבי הלכת. טלסקופי שפיצר והאבל הצליחו לאסוף מידע על כמאה מעטפות גז. לדברי מומחים, הטלסקופ החדש יוכל לחקור לפחות שלוש מאות אטמוספרות של כוכבי לכת שונים.
נקודה נפרדת שכדאי להדגיש היא החיפוש אחר אוכלוסיות כוכבים היפותטיות מסוג III, שאמור להרכיב את דור הכוכבים הראשון שהופיע לאחר המפץ הגדול. לדברי המדענים, מדובר במאורות כבדים מאוד עם אורך חיים קצר, שכמובן שאינם קיימים עוד. לאובייקטים אלה הייתה מסה גדולה בשל המחסור בפחמן הנדרש לתגובה התרמו -גרעינית הקלאסית, שבה מימן כבד הופך להליום קל, ומסה עודפת הופכת לאנרגיה. בנוסף לכל זה, הטלסקופ החדש יוכל ללמוד בפירוט מקומות שלא נחקרו בעבר בהם נולדים כוכבים, וזה גם מאוד חשוב לאסטרונומיה.
- חיפוש וחקר הגלקסיות העתיקות ביותר;
- חפש כוכבי לכת דמויי כדור הארץ;
- איתור אוכלוסיות כוכבים מהסוג השלישי;
- חקר "ערסאות הכוכבים"
מאפייני עיצוב
המכשיר פותח על ידי שתי חברות אמריקאיות - Northrop Grumman ו- Bell Aerospace. טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא יצירת מופת של הנדסה. משקלו של הטלסקופ החדש 6, 2 טון - לשם השוואה, המסה של האבל היא 11 טון. אך אם ניתן להשוות את הטלסקופ הישן בגודלו למשאית, אזי החדש ניתן להשוות למגרש טניס. אורכו מגיע ל -20 מ ', וגובהו זהה לגובה של בניין בן שלוש קומות. החלק הגדול ביותר של טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא מגן שמש ענק. זהו הבסיס של המבנה כולו, שנוצר מסרט פולימרי. מצד אחד הוא מכוסה בשכבה דקה של אלומיניום, ומצד שני - סיליקון מתכתי.
למגן השמש מספר שכבות. החללים ביניהם מתמלאים בחלל ריק. זה הכרחי כדי להגן על הציוד מפני "מכת חום". גישה זו מאפשרת לקרר מטריצות רגישות עד -220 מעלות צלזיוס, דבר החשוב ביותר בכל הנוגע להתבוננות באובייקטים רחוקים. העובדה היא שלמרות החיישנים המושלמים, הם לא יכלו לראות אובייקטים בשל פרטים "חמים" אחרים של "ג'יימס ווב".
במרכז המבנה מראה ענקית. זהו "מבנה -על" הדרוש למיקוד קורות האור - המראה מיישרת אותן ויוצרת תמונה ברורה. קוטר המראה הראשית של טלסקופ ג'יימס ווב הוא 6.5 מ '. הוא כולל 18 בלוקים: במהלך שיגור רכב השיגור חלקים אלה יהיו בצורה קומפקטית ויפתחו רק לאחר שהחללית תיכנס למסלול. לכל קטע יש שש פינות כדי לנצל את החלל הזמין בצורה הטובה ביותר. וצורת המראה המעוגלת מאפשרת להתמקד בצורה הטובה ביותר של האור בגלאים.
לייצור המראה נבחר בריליום - מתכת קשיחה יחסית בצבע אפור בהיר, שבין היתר מתאפיינת בעלות גבוהה. בין היתרונות של בחירה זו היא העובדה שבריליום שומר על צורתו גם בטמפרטורות נמוכות מאוד, דבר החשוב מאוד לאיסוף המידע הנכון.
מכשירים מדעיים
סקירת טלסקופ מבטיח לא תהיה שלמה אם לא נתמקד בכלים העיקריים שלה:
מירי. זהו מכשיר אינפרא אדום בינוני. הוא כולל מצלמה וספקטרוגרף. MIRI כולל מספר מערכים של גלאי ארסן-סיליקון. הודות לחיישנים של מכשיר זה, האסטרונומים מקווים לשקול את הזזה האדומה של עצמים רחוקים: כוכבים, גלקסיות ואפילו שביטים קטנים. הסטה האדומה הקוסמולוגית נקראת ירידה בתדרי הקרינה, המוסברת על ידי המרחק הדינאמי של מקורות זה מזה עקב התרחבות היקום. הדבר המעניין ביותר הוא שלא מדובר רק בתיקון אובייקט מרוחק כזה או אחר, אלא בקבלת כמות גדולה של נתונים על המאפיינים שלו.
ה- NIRCam, או מצלמת אינפרא אדום ליד, היא יחידת ההדמיה העיקרית של הטלסקופ. NIRCam הוא מכלול של חיישני כספית-קדמיום-טלוריום. טווח העבודה של מכשיר NIRCam הוא 0.6-5 מיקרון. קשה אפילו לדמיין אילו סודות NIRCam יעזור לחשוף. מדענים, למשל, רוצים להשתמש בה ליצירת מפה של חומר אפל באמצעות מה שנקרא שיטת העדשה הכבידה, כלומר. מציאת קרישי חומר אפל לפי שדה הכבידה שלהם, מורגש עקמומיות מסלול הקרינה האלקטרומגנטית הסמוכה.
NIRSpec. ללא ספקטרוגרף כמעט אינפרא אדום, לא ניתן יהיה לקבוע את התכונות הפיזיות של אובייקטים אסטרונומיים, כגון מסה או הרכב כימי. NIRSpec יכול לספק ספקטרוסקופיה ברזולוציה בינונית בטווח אורך גל 1-5 מיקרון וספקטרוסקופיה ברזולוציה נמוכה עם אורכי גל 0.6-5 מיקרון. המכשיר מורכב מתאים רבים בעלי שליטה אישית, המאפשרים לך להתמקד באובייקטים ספציפיים, "לסנן" קרינה מיותרת.
FGS / NIRISS. זהו זוג המורכב מחיישן מכוון דיוק ומכשיר הדמיה אינפרא אדום קרוב עם ספקטרוגרף ללא חריץ. הודות לחיישן ההנחיה המדויקת (FGS), הטלסקופ יוכל להתמקד בצורה מדויקת ככל האפשר, ובזכות NIRISS מתכוונים המדענים לערוך את הבדיקות המסלול הראשונות של הטלסקופ, אשר יתנו מושג כללי על מצבו.. הוא גם האמין כי מכשיר ההדמיה ימלא תפקיד חשוב בתצפית על כוכבי לכת רחוקים.
באופן פורמלי, הם מתכוונים להפעיל את הטלסקופ לחמש עד עשר שנים. עם זאת, כפי שמראה בפועל, ניתן להאריך תקופה זו ללא הגבלת זמן. ו"ג'יימס ווב "יכול לספק לנו מידע שימושי ופשוט יותר מעניין מכפי שמישהו יכול לדמיין. יתר על כן, כעת אי אפשר אפילו לדמיין איזה "מפלצת" תחליף את "ג'יימס ווב", וכמה תעלה בנייתו.
עוד באביב 2018 מחיר הפרויקט עלה ל -9.66 מיליארד דולר בלתי נתפסים. לשם השוואה, התקציב השנתי של נאס"א עומד על כ -20 מיליארד דולר, והאבל בזמן הבנייה היה שווה 2.5 מיליארד דולר. במילים אחרות, ג'יימס ווב כבר נכנס להיסטוריה כטלסקופ היקר ביותר ואחד הפרויקטים היקרים ביותר בהיסטוריה של חקר החלל. רק תוכנית הירח, תחנת החלל הבינלאומית, ההסעות ומערכת המיקום העולמית של GPS עולות יותר. עם זאת, ל"ג'יימס ווב "יש הכל לפניו: מחירו עשוי לעלות עוד יותר. ולמרות שמומחים מ -17 מדינות השתתפו בבנייתו, חלק הארי במימון עדיין מונח על כתפיה של ארצות הברית. יש להניח שזה ימשיך להיות כך.
